Mạ Hóa học Công nghệ mạ điện

Mạ hóa học 1.Nêu chế mạ hóa học, thành phần dung dịch tác dụng thành phần dung dịch mạ? Giải thích chi tiết thành phần chất khử thành phần dung dịch mạ hóa học Cơ chế mạ hóa học Thuyết hỗn hợp Khi trình mạ hoá học tiến hành ion phức kim loại ML mn+ khử thành nguyên tử kim loại M, đồng thời chất khử R bị oxi hoá thành dạng O n+ Các phản ứng có chất giống phản ứng điện hoá, gồm phản ứng catot, phản ứng anot riêng biệt, xảy đồng thời bề mặt nền: Phản ứng catot: MLmn+ + ne Phản ứng anot: Phản ứng tổng: = M + mL R - ne = On+ MLmn+ + R = M + mL + On+ (1.9) (1.10) Hai phản ứng (1.8) (1.9) xác lập nên mạ hoá học, gọi hỗn hợp Hình 1.1 thể khái niệm hỗn hợp dùng để mô tả nguyên tắc phản ứng mạ hoá học Theo cách hiểu phản ứng tổng xem tổ hợp đơn giản hành vi điện hoá hai phản ứng riêng phân (được xác định cách độc lập ) lại mà thành Thực trình mạ hoá học xảy phức tạp nhiều so với điều vừa trình bày Bởi phản ứng riêng phần không xảy cách độc lập mà có tương tác phụ thuộc lẫn nhau, có phản ứng phụ xảy đồng thời Do đó, đường biến dạng trở nên phức tạp nhiều so với đường ghép đơn giản từ hai phản ứng độc lập lại với hình 1.1 Mặc dù có giới hạn vậy, thuyết hỗn hợp có ích việc nghiên cứu tìm hiểu tính chất phản ứng riêng phần trình mạ hoá học • Cơ chế tổng quát: Quá trình mạ hoá học xảy phức tạp, đa dạng phụ thuộc vào đặc điểm hệ mạ loại chất khử khác Tuy nhiên, chúng có số điểm chung là: - Quá trình mạ hoá học kèm theo thoát khí hydro - Các kim loại có khả mạ hoá học có tác dụng xúc tác nhận – tách hydro - Các chất làm ngộ độc phản ứng nhận, tách hydro tioure, mercaptobenzotiazol… đồng thời có khả làm ổn định dung dịch mạ hoá học Các phản ứng kết tủa hoá học thường kích hoạt tăng pH Từ đặc điểm đó, người ta xây dựng thành chế tổng quát chung cho trình mạ hoá học sau: Anot: Tách hydro : RH → R + H (1.11) Oxi hoá : R + OH Kết hợp : H + H Oxi hoá : H + OH → ROH + e → → (1.12) H2 (1.13) H2O + e (1.14) Catot: Kết tủa kim loại : Mn+ + ne Thoát hydro : 2H2O + 2e → → M (1.15) H2 + 2OH (1.16) Trong đó: RH - chất khử, chúng hấp phụ lên bề mặt kim loại mạ, phân ly thành gốc R nguyên tử hydro theo phản ứng (1.11) e - điện tử cần thiết để khử ion kim loại thành kim loại, R (1.12) H (1.14) cung cấp Phần đóng góp phản ứng định hiệu sử dụng chất khử H2 - khí hydro thoát nguyên tử hydro hấp phụ kết hợp lại (1.13) phản ứng (1.16) Sản phẩm chất khử sau phản ứng ( P từ hypophotphit, B từ dimetylamin boran…) tham gia vào thành phần lớp mạ *Tác dụng thành phần dung dịch mạ niken hóa học +,chất khử NaH2PO2 -Muối niken:muối niken thành phần chủ yếu dung dịch mạ niken hóa học chất cung cấp ion Ni2+ dung dịch -Chất khử : NaH2PO2 chất khử dung dịch mạ niken hóa học làm cho ion bị khử thành lớp mạ -Chất tạo phức :chất tạo phức tác dụng với ion tạo thành phần ổn định chống tạo thành kết tủa Ni(OH)2 NiHPO3 -Chất đệm ph : tính ổn định dung dịch tốc độ kết tủa ,chất lượng lớp mạ chịu ảnh hưởng lớn bới ph dd.cho chất đệm ph làm ph dung dịch ổn định -Chất ổn định Trong dung dịch mạ niken hóa học có số hạt keo hạt chất cạn nhỏ chúng trung tâm xúc tác ,làm tăng phân hủy dd.chất ổn định có tác dụng chống làm chậm phân hủy dung dịch làm cho dung dịch ổn định -Chất làm bóng : thông thường lớp mạ niken lớp bán bóng đê lớp mạ bóng thường cho thêm vài chất làm bóng -Chất tăng tốc : cho chất tăng tốc chất ổn định làm giảm tốc độ kết tủa niken,cho chất tăng tốc nâng cao tốc độ kết tủa +,Chất khử (CH3)2NHBH3 C3H7NHBH3 +Chất khử N2H4H2SO4 N2H4H2O +,Chất khử NaBH4 2.Phân loại lớp mạ hóa học? Trong thực tế người ta hay sử dụng phương pháp nào? Nêu chế phương pháp đó? Phân loại • Mạ tiếp xúc • Nội điện phân • Tự xúc tác Trong thực tế người ta hay sử dụng phương pháp nào? Nêu chế phương pháp đó? Chủ yếu nghiên cứu trình mạ hoá học tự xúc tác Còn mạ tiếp xúc hay mạ nội điện phân công nghệ thu lớp mạ nhờ phản ứng trao đổi Đặc điểm lớp mạ công nghệ đơn giản, lớp mạ mỏng, dùng cho trường hợp không cần độ dày lớp mạ lớp mạ lót trước mạ Đặc điểm: Quá trình mạ dựa vào phản ứng oxi hoá-khử, chất khử R hoá chất nằm thành phần dung dịch mạ kim loại kết tủa M phải có tác dụng xúc tác cho phản ứng Động lực trình khả xúc tác kim loại kết tủa M phản ứng oxi hoá chất khử: R – ne = O Cách cho lớp mạ dày từ đến 100 μm Ví dụ: Mạ Ni hoá học: Khử: Ni2+ + 2e φoNi2+/Ni = - 0,25V (1.5) = Ni Oxi hoá: H3PO2 + H2O = H3PO3 + 2H+ + 2e φ o H PO3 / H PO = - 0,5 V (1.6) Phản ứng tổng: Ni2+ + H3PO2 + H2O = Ni + H3PO3 + 2H+ Eo = φoNi2+/Ni - φ o H PO3 / H PO (1.7) = 0,25 V Mạ hoá học theo kiểu tự xúc tác có đặc điểm yêu cầu sau:  Điện bị oxi hoá chất khử dung dịch cần nhỏ điện bị khử ion kim loại, làm cho kim loại kết tủa  Phản ứng tiến hành bề mặt chi tiết tác dụng xúc tác, dung dịch phản ứng không sinh để tránh phân huỷ tự nhiên dung dịch  Điều chỉnh nhiệt độ, pH dung dịch khống chế tốc độ khử kim loại, tức điều chỉnh tốc độ mạ  Kim loại bị khử tách ra, có tác dụng xúc tác, lớp mạ tăng độ dày  Chất sinh phản ứng không cản trở trình mạ, tức dung dịch có tuổi thọ sử dụng phù hợp  ... Chủ yếu nghiên cứu trình mạ hoá học tự xúc tác Còn mạ tiếp xúc hay mạ nội điện phân công nghệ thu lớp mạ nhờ phản ứng trao đổi Đặc điểm lớp mạ công nghệ đơn giản, lớp mạ mỏng, dùng cho trường... tham gia vào thành phần lớp mạ *Tác dụng thành phần dung dịch mạ niken hóa học +,chất khử NaH2PO2 -Muối niken:muối niken thành phần chủ yếu dung dịch mạ niken hóa học chất cung cấp ion Ni2+ dung... trình mạ hoá học • Cơ chế tổng quát: Quá trình mạ hoá học xảy phức tạp, đa dạng phụ thuộc vào đặc điểm hệ mạ loại chất khử khác Tuy nhiên, chúng có số điểm chung là: - Quá trình mạ hoá học kèm